Tetracloruro di titanio

Tetracloruro di titanio
Nome IUPAC
tetracloruro di titanio
Nomi alternativi
cloruro titanico tetraclorotitanio
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	TiCl4
Massa molecolare (u)	189,71
Aspetto	liquido da incolore a giallo-bruno
Numero CAS	7550-45-0
Numero EINECS	231-441-9
PubChem	24193 e 160960
SMILES	Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm^3, in c.s.)	1,728
Solubilità in acqua	decomposizione esotermica
Temperatura di fusione	−24 °C (249 K)
Temperatura di ebollizione	136 °C (409 K)
Tensione di vapore (Pa) a 295 K	1300
Proprietà termochimiche
ΔfH^0 (kJ·mol^−1)	−804,2
ΔfG^0 (kJ·mol^−1)	−737,2
S^0m(J·K^−1mol^−1)	252,3
C^0p,m(J·K^−1mol^−1)	145,2
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
pericolo
Frasi H	314 - EUH014
Consigli P	280 - 301+330+331 - 305+351+338 - 309+310 [1]

Il tetracloruro di titanio (o cloruro di titanio(IV), cloruro titanico) è un alogenuro binario avente formula molecolare TiCl₄. A temperatura ambiente è un liquido trasparente e incolore allo stato puro mentre prima di essere raffinato si presenta colorato di marrone; è un composto diamagnetico e covalente.

Si decompone per forte riscaldamento producendo fumi tossici contenenti acido cloridrico. Reagisce violentemente con acqua generando calore e fumi corrosivi contenenti acido cloridrico.

${\displaystyle {\ce {TiCl4 + 2 H2O -> TiO2 + 4 HCl}}}$

Al contatto con aria umida emette acido cloridrico, in presenza di acqua corrode molti metalli.

Proprietà e struttura molecolare

Il tetracloruro di titanio è un composto molecolare molto stabile termodinamicamente, ΔH_ƒ° = -804,16 kJ/mol.[2] Come i tetracloruri di carbonio (CCl₄), silicio (SiCl₄) e germanio (GeCl₄), con i quali è isoelettronico di valenza, TiCl₄ è un composto molecolare, anch'esso liquido volatile in condizioni ambiente.[3]

La sua molecola è formata da un atomo di titanio al centro di un tetraedro regolare, legato a quattro atomi di cloro posti ai vertici; la simmetria molecolare è T_d[4] e, di conseguenza, il momento dipolare è nullo (molecola apolare); nonostante che ogni legame Ti-Cl sia molto polare per via delle elettronegatività parecchio differenti (Ti, 1,54; Cl, 3,16),[5] la somma vettoriale dei momenti è nulla per la geometria tetraedrica regolare.

Da un'indagine di diffrazione elettronica in fase gassosa la lunghezza del legame Ti-Cl risulta pari a 217,0 ± 0,2 pm e gli angoli Cl-Ti-Cl sono quelli tetraedrici, 109,5°.[6] La lunghezza sperimentale del legame Ti-Cl è molto più piccola della somma dei raggi ionici efficaci di Ti^4+ (d ^0) e Cl^–, cioè 241,5 pm.[7]

Produzione

Il tetracloruro di titanio viene prodotto facendo reagire del rutilo, TiO₂, o dell'ilmenite, FeTiO₃ con cloro in una fornace, si ottiene del prodotto che viene poi purificato per distillazione.

${\displaystyle {\ce {2 FeTiO3 + 7 Cl2 + 6 C -> 2 TiCl4 + 2 FeCl3 + 6CO}}}$

Usi

Il tetracloruro di titanio è principalmente usato per produrre titanio puro nel processo Kroll.

${\displaystyle {\ce {TiCl4 + 2 Mg -> Ti + 2MgCl2}}}$

Inoltre è usato come catalizzatore per la produzione di polipropilene e polietilene nell'industria della plastica, nell'industria dell'elettronica, nella ceramica. In chimica organica è usato come acido di Lewis nei confronti di una grande quantità di donatori.

Durante la seconda guerra mondiale è stato impiegato per nascondere navi militari sotto attacco, spargendolo allo stato liquido da aerei in volo; a contatto con l'aria umida si idrolizza rapidamente, producendo una cortina di vapore o fumo denso e bianco che scende fino alle onde.[8]

Note

1. Scheda del tetracloruro di titanio su IFA-GESTIS, su gestis-en.itrust.de. URL consultato il 25 maggio 2021 (archiviato dall'url originale il 16 ottobre 2019).
2. M. W. Chase, NIST-JANAF Themochemical Tables, Fourth Edition, 1998, pp. 1–1951. URL consultato il 14 luglio 2023.
3. A. F. Holleman, E. Wiberg e N. Wiberg, XXV. Die Titangruppe, in Anorganische Chemie, vol. 2, 103ª ed., De Gruyter, 2016, pp. 1798-1799, ISBN 978-3-11-026932-1.
4. CCCBDB Experimental Data page 1, su cccbdb.nist.gov. URL consultato il 14 luglio 2023.
5. (EN) A. L. Allred, Electronegativity values from thermochemical data, in Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, vol. 17, n. 3, 1º giugno 1961, pp. 215–221, DOI:10.1016/0022-1902(61)80142-5. URL consultato il 14 luglio 2023.
6. (EN) Yonezo Morino e Hiromichi Uehara, Vibronic Interactions in Vanadium Tetrachloride by Gas Electron Diffraction, in The Journal of Chemical Physics, vol. 45, n. 12, 15 dicembre 1966, pp. 4543–4550, DOI:10.1063/1.1727535. URL consultato il 14 luglio 2023.
7. (EN) R. D. Shannon, Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides, in Acta Crystallographica Section A: Crystal Physics, Diffraction, Theoretical and General Crystallography, vol. 32, n. 5, 1º settembre 1976, pp. 751–767, DOI:10.1107/S0567739476001551. URL consultato il 14 luglio 2023.
8. https://video.lastampa.it/esteri/un-muro-di-fumo-sull-acqua-per-nascondere-le-navi-militari-la-tecnica-stupefacente-dalla-seconda-guerra/119556/119575

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Collegamenti esterni

• (EN) titanium tetrachloride, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.